ニュートリノは私たちの体を毎秒1兆個以上貫通している！？ Filename=neutrino-penetration-through-our-body20151110 2015 年のノーベル物理学賞の対象となったニ ュ ー ト リ ノ 研 究 に つ い て 紹 介 す る ． 理由はニュートリノはいろいろな意味で原発，放射能にも地球環境にも関 係しているからである．今年のノーベル物理学賞は梶田隆章教授（東京大宇宙線 研究所長）とアーサー・マクドナルド氏に授与された． 核分裂の際に，ニュートリノも生成され，解放されるエネルギーの約４％を占 めているが，他の物質と相互作用が極めて小さいので熱エネルギーとして利用で きない．ちなみに，最初の自立的核分裂連鎖反応を実現したフェルミがまだイタ リアにいた 1930 年代に放射性崩壊のひとつであるベータ崩壊の理論で未知の微粒 子に中性微子という意味のイタリア語ニュートリノを使ったことに始まる． 地球の深部の熱源の約半分が地殻中のウラン 238 などの放射性物質から崩壊熱 であることもニュートリノの観測データの分析から近年分かったのである． 「(太陽からくる)ニュートリノは私たちの体を毎秒 1 兆個以上貫通している」 と言われて，本当か，と不思議に思う，いや非常に驚く人が多いと思う．この不 思議を理解する鍵はふたつ，ひとつは原子の構造と，もうひとつはニュートリノ は電気的に中性でかつ非常に小さい粒子で，他の物質粒子（電子など）とほとん ど相互作用をしない性質にある．ニュートリノは鉄の中でも約 128 光年という距 離を素通りするくらい他の粒子とほとんど相互作用しない． 原子はほとんどかっらぽで，その重さの 99%以上をしめる原子核が中心にあり， 正の電荷をもっている．たとえると，原子の大きさを東京の山の手線だとすれば， 原子核はドッジボール程度の大きさに過ぎない！ 原子核の周囲を負の電荷をも つ電子の集団がある規則(パウリ排他原理(注１))で「配列」されている．電子と 原子核は電気的引力が働いていて，この強さは電子と原子核の間の重力に比べて 圧倒的に大きい（注 2） ．電子同士は電気的反発力が働く．すなわち，原子はほと んど空っぽとは言え，その内部には強烈な電気力が働くので，電気的に中性で， 非常に小さい粒子しか貫通できない．中性子とニュートリノがその条件に合って いる．原子核の粒の一つの陽子とニュートリノを比べると、地球と米粒とを比べ るみたいに小さい．ニュートリノについて中性微子という翻訳は絶妙である．ま た，ほとんど空っぽの原子からなる物体が「固い」理由や手でコップをつかめる 理由も電子間の強い電気的反発力とパウリ排他原理にある． (注１)パウリが発見した排他原理により，電子の状態は量子数という離散的 な数値の一組で指定され，１つの状態は１つの電子しか占有できない．た とえると，2 つまたは 3 つ一組の数字記号で決まる劇場の指定席には 1 人し か座れないようなものである． (注２)電気的引力により原子が潰れない理由は，電子が単純な「粒子」では なく，粒子的性質と波動的性質を併せ持つ量子的粒子であり，位置と運動 量の間の不確定性関係が成り立つことにある．この関係によれば，位置の 不確定さが小さくなる（＝局所的に閉じ込められると考えてよい）と，そ の値に反比例して，運動量の不確定さが大きくなる（＝速さが大きくなる と考えてよい） ，すなわち運動エネルギーが急激に大きくなるのである．ま た，実は一番内側の電子は通常は決して原子核の回りを回っていない！ 電子のような荷電粒子が円運動のような加速度運動をすると，短時間あた り加速度の 2 乗に比例するエネルギーを外部に放出して，極短時間に原子 は潰れてしまうことになる．
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